극저스패터를 실현한 싱크로피드GMA용접

 

 

로봇을 이용한 용접 어플리케이션은 매우 다양한 분야에서 활용되고 있고, 이에 따라 다양한 용접법이 개발되며 그 효율을 제고하고 있다. 이러한 상황에서 최근 다이헨이 제시한 ‘싱크로피드GMA 용접로봇 패키지’의 혁신성이 세계 시장에서 호평을 받고 있다. 이에 본지에서는 로봇시장에서 주목하고 있는 본 기술의 특징을 소개한다.

 

 

다이헨 로봇사업부가 지난 2015년 3월부터 판매를 시작한 ‘싱크로피드GMA 용접로봇 패키지(이하 싱크로피드GMA용접)’는 그간 CO₂/MAG용접에 있어 가장 중요한 과제 중 하나인 스패터(Spatter)의 발생을 대폭 저감시킨 솔루션으로, 차별화된 제품 경쟁력을 바탕으로 국내외에서 유저들에게 높은 평가를 받으며 순조롭게 판매 실적을 늘려나가고 있다.

 

통상적으로 CO₂/MAG용접을 실시할 때 발생되는 스패터가 용접물에 용착될 경우 제품의 외관이 나빠지는 것은 물론 도장이나 도금 등 표면처리에 있어서도 악영향을 끼치기 때문에 필수적으로 이를 제거하는 작업을 진행해야만 했다.

 

또한 용접 노즐에 스패터가 부착될 경우에는 용접 중인 실드가스의 흐름이 나빠져 용접 결함의 원인이 되고, 나아가 제거된 스패터는 산업폐기물로 처리되어 환경 측면에서도 문제가 됐다.

 

이에 다이헨 로봇사업부는 그간 용접 전원의 전류 파형 제어에 따른 용접 중의 스패터나, AC 서보제어로 와이어 송급을 시행하는 서보토치에서의 아크스타트 시 발생되는 스패터 등을 저감시키기 위해 다양한 R&D를 실시, 저스패터 제어 기술을 축적하는데 주력해 왔으며, 지난해 스패터 저감을 실현하기 위해 송급기술이 집약된 ‘AC서보 송급제어 시스템에 의한 고속 와이어 송급제어’ 기술과 웰비 인버터시리즈 최상위 기종인 ‘WB-P500L’에 의한 고속전류 파형제어 기술을 조합함으로써 용접 전류와 와이어 송급의 동기제어를 실행한 싱크로피드GMA용접을 개발했다.

 

이 용접 패키지는 50~300A의 저전류 및 중전류 영역에 있어, 저스패터의 한계를 뛰어넘은 극저스패터를 실현한 용접로봇 어플리케이션으로서, 이미 다수의 유저들로부터 호평을 받고 있고, 판매개시와 더불어 일본 및 해외 시장에서도 순조롭게 성장세를 보이고 있다.

특히 용접 품질의 향상과 고속 용접에 의한 생산성 향상의 양립, 적용범위의 확대, 코스트메리트의 추구 등 다양한 유저 요구를 동시에 만족시킬 수 있어 빠른 속도로 신규 및 대체 시장을 공략해가고 있는 상황이다.

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폭 넓은 전류영역에서의 극저스패터 실현

싱크로피드GMA용접의 장점 중 가장 먼저 주목할 부분은 폭넓은 전류영역(50A~300A)에서 극저스패터를 실현할 수 있다는 점이다. 다이헨의 독자적인 AC서보 송급시스템을 이용한 BP제어(Buffer Position Control)에 의한 고속와이어 송급제어와 웰비 인버터 WB-P500L에 의한 전류파형 제어인 PDT제어(Pulse Diptransfer Process)를 조합한 용접방법으로, 용접와이어의 정송/역송 반복을 고속으로 진행하며, 설정된 평균 송급속도로 송급을 진행해 단락 시나 아크 발생 시 스패터 저감을 가능하게 한다.

 

다이헨 관계자는 “예를 들어 단락 시에는 아크 발생 중에 통상의 용접법보다도 빠르게 와이어를 정송급함으로써 용적이 크게 불안정해지기 전에 단락을 강제해 스패터를 저감시킨다”며 “한편으로는 아크 발생 시 단락 중인 와이어를 역송급함으로써 단락 중의 전류를 억제시키고, 동시에 단락을 강제적으로 해방시켜 아크를 발생시킨다. 이로 인해 큰 전류 소모 없이 아크가 발생할 경우 스패터를 저감한다.”고 설명했다.

 

 

 

200A 이상 중전류 영역에서 보여주는 압도적인 스패터 저감 능력

앞서 언급했던 다이헨의 독자적인 PDT제어기술은 아크 중의 용적 안전화를 실현시킴으로써 200A 이상의 중전류 영역에서도 스패터를 극단적으로 저감시킨다.

종래에 다이헨이 선보였던 저스패터 용접법과 이번에 선보인 싱크로피드GMA용접의 스패터 발생량을 비교해보면 그 효과는 더욱 두드러진다. 200A 미만의 저전류 영역은 물론 종래의 방식으로는 스패터를 줄이기 어려웠던 200A 이상의 중전류 영역에서도 스패터가 대폭 저감됨을 알 수 있다.

 

또한 종래 와이어 송급제어를 사용한 다른 메이커의 동등한 용접법과 스패터 발생량을 비교해도 싱크로피드GMA용접은 전 전류영역에서 뛰어난 스패터 저감 능력을 실현했다.

극저스패터를 유지하면서도 고속용접을 실현하다

 

200A를 넘는 전류 영역에서는 평균 와이어 송급속도가 매우 빠르기 때문에 와이어의 정송, 역송을 반복하는 용접법에서는 와이어 송급에 상당히 높은 성능이 요구된다.

또 고속에서 확실히 와이어를 역송하기 위해서는 와이어의 좌굴을 제어하는 기구도 필요하게 되는데, 싱크로피드GMA용접에는 다이헨이 새롭게 개발한 BP제어를 적용, 200A를 넘는 전류영역에서도 안정된 와이어 송급이 가능하다.

 

아울러 WB-P500L의 고속전류파형제어가 실현한 PDT 제어에 의해 아크 기간 중의 용적도 안정화시키고, 충분한 용입을 확보하면서 극저스패터 용접을 실현했다.

 

기존의 용접 방식에서는 200A 이상의 중전류 영역의 경우 대량의 스패터가 발생되어 용접물에 부착된다. 반면 싱크로피드GMA용접은 100㎝/sec의 고속 용접에서도 스패터가 매우 적어 용접물에 스패터가 부착되기 어려우며, CO₂용접이라고는 생각할 수 없는 아름다운 비드를 생성할 수 있다. 나아가 한 단계 위의 250A 중전류 영역에서도 충분히 깊은 용입과 CO₂ 플랫한 비드형상을 실현한다.

 

 

싱크로피드GMA용접의 와이어 송급제어

 

향상된 아크 스타트성과 아름다운 비드

싱크로피드GMA용접은 스타트전용의 와이어 송급제어와 전류파형제어에 의해 아크 스타트성이 대폭 향상되었고, 스타트부에 있어서도 동일한 아름다운 비드를 형성할 수 있다. 이를 위해 용접장이 짧고, 스타트 횟수가 많은 용접에서도 최적의 성능을 발휘한다.

 

 

 

 

극박판 제품의 저입열 용접 실현

싱크로피드GMA용접은 새롭게 개발된 BP제어를 바탕으로 고속에서 용접와이어의 정송과 역송을 반복할 수 있고, 가장 표준인 1.2㎜의 용접와이어에서도 용접전류를 억제해 저입열 용접이 가능, 러닝코스트 저감에도 크게 기여한다.

또한 판 두께 0.8㎜ 이하의 극박판 용접을 시공할 때에도 싱크로피드GMA용접은 1.2㎜ 용접와이어에서 용락이 없는 저입열 용접을 실현할 수 있다.

 

 

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 극저스패터를 실현한 싱크로피드GMA용접